JP6732645B2 - Fixing device and ion irradiation method - Google Patents

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Description

本発明は、イオン照射に用いるマスクを半導体基板に固定する固定装置、およびイオン照射方法に関する。 The present invention relates to a fixing device for fixing a mask used for ion irradiation to a semiconductor substrate, and an ion irradiation method.

シリコンウェハ等の半導体基板に様々な微細加工を施すことで、半導体集積回路が製造される。集積回路の性能を向上させるため、半導体基板にヘリウム等のイオンを照射して欠陥領域が形成されることがある。例えば、ダイオードを内蔵する絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)の製造工程において、マスクを使用してイオン照射することにより、ダイオードが形成される箇所に欠陥領域が選択的に形成される。ダイオード領域に選択的に欠陥を形成することで、ダイオードの逆回復特性が向上しうる(例えば、特許文献1参照)。 A semiconductor integrated circuit is manufactured by performing various fine processings on a semiconductor substrate such as a silicon wafer. In order to improve the performance of an integrated circuit, a semiconductor substrate may be irradiated with ions such as helium to form a defective region. For example, in a manufacturing process of an insulated gate bipolar transistor (IGBT) including a diode, a mask is used to perform ion irradiation to selectively form a defective region at a portion where the diode is formed. By selectively forming a defect in the diode region, the reverse recovery characteristic of the diode can be improved (for example, see Patent Document 1).

国際公開第2011/074075号公報International Publication No. 2011/074075

マスクを半導体基板に固定するために、いくつかの方法が提案されている。特許文献1によれば、マスクが基板に接着や接合により固定される。この場合、マスクは基板にしっかりと固定されうるが、マスクを基板から取り外すためにエッチングなどの化学処理を要しうるので煩雑である。 Several methods have been proposed for fixing the mask to the semiconductor substrate. According to Patent Document 1, the mask is fixed to the substrate by adhesion or bonding. In this case, the mask can be firmly fixed to the substrate, but it is complicated because a chemical treatment such as etching may be required to remove the mask from the substrate.

別の方法として、取り外し可能な留め具を使ってマスクを基板に固定することも考えられる。その場合、留め具の種類や構造によっては確実な固定が難しい。また、市販品の留め具についてはとくに、留め具の個体差(言い換えれば品質のばらつき)のために、目標の場所に充分な固定力が働かない場合がありうる。その結果、一度基板に固定したマスクが、イオン照射プロセスの間に基板からずれてしまうかもしれない。イオン照射前または照射中にマスクがあるべき位置からずれると、基板上の不正確な場所にイオンが照射されることになる。そうすると、基板に最終的に形成されるデバイスの性能に影響が生じうる。あるいは、イオン照射プロセスの歩留まりが低下しうる。 Alternatively, a removable fastener may be used to secure the mask to the substrate. In that case, reliable fixing is difficult depending on the type and structure of the fastener. Further, with regard to commercially available fasteners, in particular, there may be cases where sufficient fixing force does not work at the target location due to individual differences in fasteners (in other words, variations in quality). As a result, the mask once fixed to the substrate may be displaced from the substrate during the ion irradiation process. If the mask deviates from the position where the mask should be before or during the ion irradiation, the ions are irradiated to an incorrect position on the substrate. This can affect the performance of the device ultimately formed on the substrate. Alternatively, the yield of the ion irradiation process may decrease.

本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、半導体基板に対するマスクの位置保持をより確実にするイオン照射のための固定技術を提供することにある。 One of the exemplary objects of an aspect of the present invention is to provide a fixing technique for ion irradiation that more reliably holds the position of a mask with respect to a semiconductor substrate.

本発明のある態様によると、半導体基板にマスクを介してイオン照射をする際に前記マスクを前記半導体基板に固定するための固定装置が提供される。固定装置は、前記マスクを前記半導体基板にかぶせるようにして前記マスクおよび前記半導体基板を載せるウェハホルダと、前記ウェハホルダに接しかつ前記マスクの側面に非接触であるように前記マスクおよび前記半導体基板を前記ウェハホルダに固定する固定治具と、を備える。 According to an aspect of the present invention, there is provided a fixing device for fixing the mask to the semiconductor substrate when the semiconductor substrate is irradiated with ions through the mask. The fixing device includes a wafer holder on which the mask and the semiconductor substrate are placed so as to cover the semiconductor substrate with the mask, and the mask and the semiconductor substrate that contact the wafer holder and are not in contact with the side surface of the mask. A fixture for fixing the wafer holder.

本発明のある態様によると、半導体基板にマスクを介してイオン照射をする際に前記マスクを前記半導体基板に固定するための固定装置が提供される。固定装置は、前記マスクを前記半導体基板にかぶせるようにして前記マスクおよび前記半導体基板を載せるウェハホルダと、前記マスクおよび前記半導体基板を前記ウェハホルダに固定する固定治具と、ウェハホルダ載置面を備え、前記固定治具が装着された前記ウェハホルダを立てて搬送する搬送プレートと、前記ウェハホルダの自重により前記ウェハホルダが前記ウェハホルダ載置面に案内されるよう構成されたウェハホルダ吊下構造と、を備える。 According to an aspect of the present invention, there is provided a fixing device for fixing the mask to the semiconductor substrate when the semiconductor substrate is irradiated with ions through the mask. The fixing device includes a wafer holder on which the mask and the semiconductor substrate are mounted so as to cover the semiconductor substrate with the mask, a fixing jig for fixing the mask and the semiconductor substrate to the wafer holder, and a wafer holder mounting surface, And a wafer holder suspension structure configured to guide the wafer holder to the wafer holder mounting surface by the weight of the wafer holder by itself.

本発明のある態様によると、マスクを半導体基板にかぶせるようにして前記マスクおよび前記半導体基板をウェハホルダに載せる工程と、固定治具が前記ウェハホルダに接しかつ前記マスクの側面に非接触であるように前記固定治具で前記マスクおよび前記半導体基板を前記ウェハホルダに固定する工程と、前記ウェハホルダを立てて搬送する搬送プレートのウェハホルダ載置面に前記ウェハホルダの自重により前記ウェハホルダが案内されるよう前記ウェハホルダを前記搬送プレートに吊り下げる工程と、前記マスクを介して前記半導体基板にイオンを照射する工程と、を備えるイオン照射方法が提供される。 According to an aspect of the present invention, a step of placing the mask and the semiconductor substrate on a wafer holder by covering the mask with the semiconductor substrate, and a fixing jig contacting the wafer holder and not contacting a side surface of the mask. A step of fixing the mask and the semiconductor substrate to the wafer holder with the fixing jig; and the wafer holder so that the wafer holder is guided by the weight of the wafer holder on a wafer holder mounting surface of a transfer plate that vertically conveys the wafer holder. An ion irradiation method is provided that includes a step of suspending the carrier plate and a step of irradiating the semiconductor substrate with ions through the mask.

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 It should be noted that any combination of the above constituent elements and constituent elements and expressions of the present invention that are mutually replaced among methods, devices, systems, etc. are also effective as an aspect of the present invention.

本発明によれば、半導体基板に対するマスクの位置保持をより確実にするイオン照射のための固定技術を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a fixing technique for ion irradiation that more reliably holds the position of a mask with respect to a semiconductor substrate.

イオン照射システムの概略構成を模式的に示した図である。It is the figure which showed the schematic structure of the ion irradiation system typically. 搬送プレートの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a conveyance plate. 実施の形態に係るマスク付きウェハの概略平面図である。It is a schematic plan view of the masked wafer according to the embodiment. 実施の形態に係るマスク付きウェハの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the wafer with a mask which concerns on embodiment. ウェハホルダの概略平面図である。It is a schematic plan view of a wafer holder. 固定治具を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows a fixing jig. 突出部材を含む固定治具の拡大部分断面図である。It is an expanded partial sectional view of a fixing jig including a protruding member. 搬送プレートの概略平面図である。It is a schematic plan view of a conveyance plate. 搬送プレートの一部を拡大して示す概略図である。It is the schematic which expands and shows a part of conveying plate. 固定装置を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows a fixing device. ウェハホルダのピン穴を拡大して示す概略図である。It is the schematic which expands and shows the pin hole of a wafer holder. 実施の形態に係るイオン照射方法の一例を示すフローチャートである。It is a flow chart which shows an example of the ion irradiation method concerning an embodiment.

以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、以下に述べる構成は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。また、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、以下の説明において参照する図面において、各構成部材の大きさや厚みは説明の便宜上のものであり、必ずしも実際の寸法や比率を示すものではない。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described in detail. Note that the configurations described below are merely examples, and do not limit the scope of the present invention. In the description of the drawings, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description. Further, in the drawings referred to in the following description, the size and thickness of each component are for convenience of description, and do not necessarily indicate actual dimensions and ratios.

はじめに、半導体基板にイオン照射を行うイオン照射システム10について説明する。図1は、イオン照射システム10の概略構成を模式的に示した図である。イオン照射システム10は、加速器12と、半導体基板であるウェハを保持し搬送するウェハ搬送装置14と、加速器12から出射されたイオンビームをウェハ搬送装置14まで導くビーム輸送ダクト16と、を備える。 First, the ion irradiation system 10 that irradiates a semiconductor substrate with ions will be described. FIG. 1 is a diagram schematically showing a schematic configuration of the ion irradiation system 10. The ion irradiation system 10 includes an accelerator 12, a wafer transfer device 14 that holds and transfers a wafer that is a semiconductor substrate, and a beam transport duct 16 that guides the ion beam emitted from the accelerator 12 to the wafer transfer device 14.

加速器12は、イオンを加速し、イオンビームとして外部へ出射する。加速器12としては、例えば、サイクロトロン方式やバンデグラフ方式の装置が用いられる。ウェハ搬送装置14は、複数の搬送プレート18を収容する収容部(不図示)と、収容部から運ばれた一の搬送プレート18にイオン照射が行われる照射チャンバ20と、収容部と照射チャンバ20との間で搬送プレート18を移動する移動機構22と、を備える。搬送プレート18は複数枚のウェハを搭載することができる。照射チャンバ20において、これらのウェハにイオンビームが照射される。ビーム輸送ダクト16の途中には、内部を真空に維持する真空ポンプやビームの方向を補正する電磁コイル等が設けられている。 The accelerator 12 accelerates the ions and emits them as an ion beam to the outside. As the accelerator 12, for example, a cyclotron type or a van de graph type device is used. The wafer transfer device 14 includes a storage unit (not shown) that stores a plurality of transfer plates 18, an irradiation chamber 20 in which one transfer plate 18 carried from the storage unit is subjected to ion irradiation, a storage unit and an irradiation chamber 20. And a moving mechanism 22 that moves the transport plate 18 between and. The carrier plate 18 can carry a plurality of wafers. In the irradiation chamber 20, these wafers are irradiated with an ion beam. A vacuum pump that maintains a vacuum inside, an electromagnetic coil that corrects the direction of the beam, and the like are provided in the middle of the beam transport duct 16.

イオン照射システム10は、イオンビームに関する様々なパラメータ、例えば、イオン種、加速エネルギー、イオン照射量(ビーム電流、照射時間)、イオン照射方向を調整することができるように構成されている。イオン照射に用いられるイオン種は、H、He、B、C、N、O、Ne、Si、Ar、Kr、Xeからなる群より選択される少なくとも1種の原子がイオン化されたものが挙げられる。具体的には、例えば、He2+He2+などが挙げられる。イオン照射システム10は、イオン照射を0.001MeV以上の加速エネルギーで行ってもよい。あるいは、0.1MeV以上の加速エネルギーで行ってもよい。また、イオン照射を100MeV以下の加速エネルギーで行ってもよい。あるいは、30MeV以下の加速エネルギーで行ってもよい。 The ion irradiation system 10 is configured to be able to adjust various parameters related to the ion beam, such as ion species, acceleration energy, ion irradiation amount (beam current, irradiation time), and ion irradiation direction. Examples of the ion species used for ion irradiation include those in which at least one atom selected from the group consisting of H, He, B, C, N, O, Ne, Si, Ar, Kr, and Xe is ionized. .. Specific examples thereof include 1 H + , 2 H + , 3 He 2+ , 4 He 2+ and the like. The ion irradiation system 10 may perform ion irradiation with acceleration energy of 0.001 MeV or more. Alternatively, the acceleration energy may be 0.1 MeV or more. Ion irradiation may be performed with an acceleration energy of 100 MeV or less. Alternatively, the acceleration energy may be 30 MeV or less.

イオンが照射されるウェハは典型的には、円形のシリコンウェハであるが、ウェハの形状および材質はこれに限定されない。円形ウェハは、例えば300mm以内の直径を有し、例えば300mmまたは250mmまたは200mmまたは150mmの直径を有してもよい。円形状基板Wは、例えば0.05mmから1.50mmの厚みを有してもよい。 The wafer irradiated with ions is typically a circular silicon wafer, but the shape and material of the wafer are not limited to this. The circular wafer has a diameter of, for example, within 300 mm, and may have a diameter of, for example, 300 mm or 250 mm or 200 mm or 150 mm. The circular substrate W may have a thickness of, for example, 0.05 mm to 1.50 mm.

ウェハにイオン照射が行われると、ウェハ内部のある深さにまでイオンが到達する。その際、到達した領域を含む近傍では格子欠陥が形成され、結晶の規則性(周期性)が乱れた状態となる。このような格子欠陥が多い領域では電子が散乱されやすくなり、電子の移動が阻害される。つまり、イオン照射により局所的な格子欠陥が生じた領域では、抵抗率が上昇することになる。イオン照射システム10において上述のパラメータを調整することにより、ウェハ中の欠陥層の面内位置、深さ位置、深さ方向の幅、抵抗率の大きさを適宜設定できる。なお、イオン照射により得られる欠陥層は、高抵抗領域を形成する目的の他に、キャリアのライフタイム制御層を形成する目的など、様々な用途に用いることができる。 When the wafer is irradiated with ions, the ions reach a certain depth inside the wafer. At that time, lattice defects are formed in the vicinity including the reached region, and the regularity (periodicity) of the crystal is disturbed. Electrons are more likely to be scattered in such a region having many lattice defects, which hinders the movement of electrons. That is, the resistivity increases in the region where the local lattice defect is generated by the ion irradiation. By adjusting the above parameters in the ion irradiation system 10, the in-plane position, the depth position, the width in the depth direction, and the magnitude of the resistivity of the defect layer in the wafer can be appropriately set. The defect layer obtained by ion irradiation can be used for various purposes such as the purpose of forming a carrier lifetime control layer in addition to the purpose of forming a high resistance region.

図2は、搬送プレート18の一例を示す図である。搬送プレート18は、イオン照射のために複数枚のウェハホルダ24を立てて搬送するよう構成されている。これらのウェハホルダ24は横に一列に並んで搬送プレート18上のそれぞれの所定位置に保持されている。 FIG. 2 is a diagram showing an example of the transport plate 18. The carrier plate 18 is configured to stand and carry a plurality of wafer holders 24 for ion irradiation. These wafer holders 24 are horizontally arranged in a line and held at respective predetermined positions on the carrier plate 18.

詳しくは後述するが、各ウェハホルダ24は、マスク25をウェハ26にかぶせるようにして(すなわち、マスク25を外側としウェハ26を内側としてマスク25およびウェハ26が重なるようにして)、マスク25およびウェハ26を載せることができる。マスク25およびウェハ26は、固定治具(後述)、クリップ、またはその他の留め具によってウェハホルダ24に固定されることができる。こうしてウェハホルダ24はマスク付きウェハを形成する。搬送プレート18は、複数のマスク付きウェハを搭載することができる。 As will be described later in detail, each wafer holder 24 is configured such that the mask 25 is placed over the wafer 26 (that is, the mask 25 is on the outside and the wafer 26 is on the inside so that the mask 25 and the wafer 26 overlap each other). 26 can be placed. The mask 25 and the wafer 26 can be fixed to the wafer holder 24 by a fixing jig (described later), a clip, or other fastener. Thus, the wafer holder 24 forms a masked wafer. The carrier plate 18 can carry a plurality of wafers with masks.

マスク25は、ウェハ26を覆うことのできる大きさを有する円盤形状の部材である。マスク25は、アルミニウム(Al)、ステンレス鋼(SUS)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)およびこれらの合金を含む金属や、シリコン(Si)、その他樹脂などで構成される。ただし、マスク25の形状および材質はこれに限定されない。例えば、ウェハ26が矩形その他の平面形状をもつ場合には、マスク25もこれに合わせた平面形状を有してもよい。また、マスク25は、照射されるイオンを通過させるための開口と、位置合わせ用に設けられるアライメント開口を有してもよい。 The mask 25 is a disk-shaped member having a size capable of covering the wafer 26. The mask 25 is a metal containing aluminum (Al), stainless steel (SUS), nickel (Ni), tungsten (W), molybdenum (Mo), titanium (Ti) and alloys thereof, silicon (Si) and other resins. Etc. However, the shape and material of the mask 25 are not limited to this. For example, when the wafer 26 has a rectangular or other planar shape, the mask 25 may also have a planar shape adapted to this. Further, the mask 25 may have an opening for passing the irradiated ions and an alignment opening provided for alignment.

移動機構22は、搬送プレート18を少なくとも水平方向に移動させるよう構成されている。移動機構22は、搬送プレート18に搭載されている全てのウェハ26に順次イオンビームが照射されるように、搬送プレート18を移動させることができる。そうしてイオン照射処理が終了すると、移動機構22は、搬送用軸28の軸端部28aを搬送プレート18の端部に設けられている被係合部30に係合させ、搬送プレート18を収容部に戻す。そして、移動機構22は、次の搬送プレート18を照射チャンバ20へ搬入する。 The moving mechanism 22 is configured to move the transport plate 18 at least in the horizontal direction. The moving mechanism 22 can move the carrier plate 18 so that all the wafers 26 mounted on the carrier plate 18 are sequentially irradiated with the ion beam. Then, when the ion irradiation process is completed, the moving mechanism 22 engages the shaft end portion 28a of the transport shaft 28 with the engaged portion 30 provided at the end portion of the transport plate 18, and moves the transport plate 18. Return it to the storage unit. Then, the moving mechanism 22 carries the next transport plate 18 into the irradiation chamber 20.

ウェハホルダ24は水平面に対し垂直に立つように搬送プレート18に支持されている。ウェハホルダ24に固定されたマスク25およびウェハ26もまた、水平面に対し垂直に立てた状態で搬送プレート18に支持される。イオンビームは、水平面に沿ってマスク25に入射し、マスク25を介してウェハ26に照射される。なお必要とされる場合には、搬送プレート18は、ウェハホルダ24、マスク25およびウェハ26を、水平面に対し斜めに立てて搬送するよう構成されていてもよい。 The wafer holder 24 is supported by the transfer plate 18 so as to stand vertically to the horizontal plane. The mask 25 and the wafer 26 fixed to the wafer holder 24 are also supported by the transfer plate 18 in a state of standing vertically to the horizontal plane. The ion beam is incident on the mask 25 along the horizontal plane and is applied to the wafer 26 via the mask 25. If necessary, the transfer plate 18 may be configured to transfer the wafer holder 24, the mask 25, and the wafer 26 while standing upright with respect to the horizontal plane.

図3は、実施の形態に係るマスク付きウェハの概略平面図である。上述のようにウェハホルダ24に載ったマスク25によってウェハ26は覆われている。ウェハ26の照射面にはアライメントマークが設けられていてもよい。このアライメントマークとマスク25のアライメント開口の位置を合わせるようにして、マスク25およびウェハ26がウェハホルダ24に固定される。 FIG. 3 is a schematic plan view of the masked wafer according to the embodiment. The wafer 26 is covered with the mask 25 placed on the wafer holder 24 as described above. An alignment mark may be provided on the irradiation surface of the wafer 26. The mask 25 and the wafer 26 are fixed to the wafer holder 24 so that the alignment mark and the alignment opening of the mask 25 are aligned with each other.

図3に示す固定装置32は、上述のウェハホルダ24に加えて、マスク25およびウェハ26をウェハホルダ24に固定する複数の固定治具34を備える。2つの固定治具34がウェハホルダ24の中心Cを挟んで両側に取り付けられている。一方の固定治具34は、ウェハホルダ24を立てたときの上辺24aにあり、他方の固定治具34は下辺24bにある。2つの固定治具34はマスク25およびウェハ26の直径の両端に位置する。また固定治具34には、後述する突出部材35が設けられている。 The fixing device 32 shown in FIG. 3 includes a plurality of fixing jigs 34 for fixing the mask 25 and the wafer 26 to the wafer holder 24 in addition to the above-mentioned wafer holder 24. Two fixing jigs 34 are attached to both sides of the wafer holder 24 with the center C interposed therebetween. One fixing jig 34 is on the upper side 24a when the wafer holder 24 is stood up, and the other fixing jig 34 is on the lower side 24b. The two fixing jigs 34 are located at both ends of the diameter of the mask 25 and the wafer 26. Further, the fixing jig 34 is provided with a protruding member 35 described later.

ウェハホルダ24は、マスク25の外側に(より正確には、設計上マスク25が占める領域の外側に)拡張部分36を備える。拡張部分36はウェハホルダ24の左右に広がっており、固定治具34の配置場所を境界として左側領域36aと右側領域36bに分かれる。左側領域36aにおいて上辺24aの近くには開口部38が設けられている。左側領域36aは、開口部38より径方向に外側(ウェハホルダ24の左上部)に延びている細長部分40を有する。細長部分40は、作業者にとってウェハホルダ24の持ち手として利用可能である。 The wafer holder 24 comprises an extension 36 outside the mask 25 (more precisely outside the area occupied by the mask 25 by design). The expanded portion 36 extends to the left and right of the wafer holder 24 and is divided into a left side area 36a and a right side area 36b with the arrangement location of the fixing jig 34 as a boundary. An opening 38 is provided near the upper side 24a in the left side region 36a. The left side region 36a has an elongated portion 40 that extends radially outward (upper left portion of the wafer holder 24) from the opening 38. The elongated portion 40 can be used by a worker as a handle for the wafer holder 24.

またウェハホルダ24には複数のピン穴42が設けられている。2つのピン穴42のうち一方が右側領域36bにおいて上辺24aの近傍に形成され、他方のピン穴42が左側領域36aにおいて下辺24bの近傍に形成されている。2つのピン穴は42はウェハホルダ24の中心Cから等距離に位置する。このようにして、ピン穴42は、ウェハホルダ24の拡張部分36において対角状に配置されている。 Further, the wafer holder 24 is provided with a plurality of pin holes 42. One of the two pin holes 42 is formed in the right side region 36b near the upper side 24a, and the other pin hole 42 is formed in the left side region 36a near the lower side 24b. The two pin holes 42 are located equidistant from the center C of the wafer holder 24. In this way, the pin holes 42 are arranged diagonally in the expanded portion 36 of the wafer holder 24.

図4は、実施の形態に係るマスク付きウェハの概略断面図である。図4には、図3に示すA−A断面を示す。図5は、ウェハホルダ24の概略平面図である。図5には、マスク25およびウェハ26が載っていない状態のウェハホルダ24を示す。図6は、固定治具34を示す概略斜視図である。図7は、突出部材35を含む固定治具34の拡大部分断面図である。 FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the masked wafer according to the embodiment. FIG. 4 shows an AA cross section shown in FIG. FIG. 5 is a schematic plan view of the wafer holder 24. FIG. 5 shows the wafer holder 24 in a state where the mask 25 and the wafer 26 are not placed. FIG. 6 is a schematic perspective view showing the fixing jig 34. FIG. 7 is an enlarged partial sectional view of the fixing jig 34 including the protruding member 35.

ウェハホルダ24は底部24cおよび外枠部24dを有する。ウェハホルダ24の外周部を説明の便宜上、上述の拡張部分36と外枠部24dに呼び分けている。しかし、ウェハホルダ24は実際には、拡張部分36、外枠部24dおよび底部24cを有する一体のプレート状の部材である。拡張部分36は、固定治具34でマスク25がウェハホルダ24に固定されたとき平面視でマスク25の外側にあり、外枠部24dは固定治具34またはマスク25により覆い隠される。拡張部分36の左側領域36aと右側領域36bは外枠部24dによって接続される。 The wafer holder 24 has a bottom portion 24c and an outer frame portion 24d. For convenience of explanation, the outer peripheral portion of the wafer holder 24 is referred to as the above-mentioned expanded portion 36 and outer frame portion 24d. However, the wafer holder 24 is actually an integral plate-shaped member having the expansion portion 36, the outer frame portion 24d and the bottom portion 24c. The expanded portion 36 is outside the mask 25 in plan view when the mask 25 is fixed to the wafer holder 24 by the fixing jig 34, and the outer frame portion 24d is covered by the fixing jig 34 or the mask 25. The left side region 36a and the right side region 36b of the expansion portion 36 are connected by the outer frame portion 24d.

マスク25は、ウェハホルダ24と反対側を向きイオンビームが照射されるマスク前面25aと、マスク前面25aに背向しウェハ26と対向するマスク背面25bとを有する。またマスク25は、マスク前面25aをマスク背面25bに接続しマスク25の外形を定めるマスク側面25cを有する。 The mask 25 has a mask front surface 25 a facing the side opposite to the wafer holder 24 and irradiated with an ion beam, and a mask back surface 25 b facing the wafer front surface 25 a and facing the wafer 26. Further, the mask 25 has a mask side surface 25c that connects the mask front surface 25a to the mask back surface 25b and defines the outer shape of the mask 25.

ウェハ26は、マスク背面25bに対向しイオンビームが照射されるウェハ前面26aと、ウェハ前面26aに背向しウェハホルダ24と対向するウェハ背面26bとを有する。またウェハ26は、ウェハ前面26aをウェハ背面26bに接続しウェハ26の外形を定めるウェハ側面26cを有する。 The wafer 26 has a wafer front surface 26a facing the mask back surface 25b and irradiated with an ion beam, and a wafer back surface 26b facing the wafer front surface 26a and facing the wafer holder 24. The wafer 26 also has a wafer side surface 26c that connects the wafer front surface 26a to the wafer back surface 26b and defines the outer shape of the wafer 26.

固定装置32は、ウェハ26の外周領域とマスク25の間に配置されるスペーサ部材44をさらに備える。スペーサ部材44は、ウェハ26の外径に対応したリング状の部材である。スペーサ部材44は、ウェハ前面26aの外周領域に接するとともにマスク背面25bの外周領域に接する。スペーサ部材44は、マスク背面25bとウェハ前面26aを非接触とする役割を有する。マスク背面25bと接するスペーサ部材44の上面は、ウェハホルダ24の外枠部24dと同じ高さを有する。あるいは、確実な固定力の伝達のために、スペーサ部材44の上面は、ウェハホルダ24の外枠部24dよりわずかに高くてもよい。スペーサ部材44は、例えば0.5mm〜2mm程度の厚さを有する。 The fixing device 32 further includes a spacer member 44 arranged between the outer peripheral region of the wafer 26 and the mask 25. The spacer member 44 is a ring-shaped member corresponding to the outer diameter of the wafer 26. The spacer member 44 contacts the outer peripheral area of the wafer front surface 26a and the outer peripheral area of the mask rear surface 25b. The spacer member 44 has a role of making the mask back surface 25b and the wafer front surface 26a non-contact with each other. The upper surface of the spacer member 44, which is in contact with the mask back surface 25b, has the same height as the outer frame portion 24d of the wafer holder 24. Alternatively, the upper surface of the spacer member 44 may be slightly higher than the outer frame portion 24d of the wafer holder 24 for reliable transmission of the fixing force. The spacer member 44 has a thickness of, for example, about 0.5 mm to 2 mm.

スペーサ部材44の外径はウェハ26の外径に等しい。しかし、スペーサ部材44の外径はウェハ26の外径と異なってもよい。例えば、スペーサ部材44の外径は、ウェハ26の外径より大きくマスク25の外径より小さくてもよい。 The outer diameter of the spacer member 44 is equal to the outer diameter of the wafer 26. However, the outer diameter of the spacer member 44 may be different from the outer diameter of the wafer 26. For example, the outer diameter of the spacer member 44 may be larger than the outer diameter of the wafer 26 and smaller than the outer diameter of the mask 25.

またウェハホルダ24には、ウェハ26を収容可能なウェハホルダ凹部46が底部24cおよび外枠部24dにより区画される。ウェハホルダ凹部46は、ウェハ24の外径に対応する大きさの開口を有し、ウェハ側面26cは、外枠部24dに接し、又は外枠部24dからわずかな隙間を空けて囲まれる。ウェハホルダ凹部46は、例えば1mm〜5mm程度の深さを有する。 Further, the wafer holder 24 has a wafer holder recess 46 capable of accommodating the wafer 26 defined by the bottom portion 24c and the outer frame portion 24d. The wafer holder recess 46 has an opening having a size corresponding to the outer diameter of the wafer 24, and the wafer side surface 26c is in contact with the outer frame portion 24d or surrounded by a slight gap from the outer frame portion 24d. The wafer holder recess 46 has a depth of, for example, about 1 mm to 5 mm.

ウェハホルダ凹部46には、ウェハホルダ24の底部24cおよび外枠部24dに隣接してこれらと一体形成されたウェハホルダ凸部48が設けられている。ウェハホルダ凸部48は、ウェハ26の外径に対応したリング状に形成されている。ウェハホルダ凸部48は、ウェハ背面26bの外周領域に接するいわばもう1つのスペーサ部材として設けられている。ウェハホルダ凸部48は、ウェハ背面26bとウェハホルダ24の底部24cを非接触とする役割を有する。ウェハホルダ凸部48は、例えば0.5mm〜2mm程度の高さを有する。 The wafer holder concave portion 46 is provided with a wafer holder convex portion 48 adjacent to the bottom portion 24c of the wafer holder 24 and the outer frame portion 24d and integrally formed with them. The wafer holder protrusion 48 is formed in a ring shape corresponding to the outer diameter of the wafer 26. The wafer holder convex portion 48 is provided as another spacer member in contact with the outer peripheral region of the wafer back surface 26b. The wafer holder convex portion 48 has a role of making the wafer back surface 26b and the bottom portion 24c of the wafer holder 24 out of contact with each other. The wafer holder protrusion 48 has a height of, for example, about 0.5 mm to 2 mm.

ここで、ウェハ26の外周領域とは、ウェハ側面26cから1mm〜3mm程度の領域であり、一般に、半導体装置が形成されない領域である。そのため、スペーサ部材44またはウェハホルダ凸部48がウェハ外周領域においてウェハ26に接触したとしても、ウェハ26に形成される半導体装置への影響は少ない。また、スペーサ部材44およびウェハホルダ凸部48を設けることで、半導体装置が一般に形成されるウェハ内側領域にマスク25やウェハホルダ24が接触し、ウェハ内側領域が損傷することとなるのを防ぐことができる。 Here, the outer peripheral area of the wafer 26 is an area of about 1 mm to 3 mm from the wafer side surface 26c, and is generally an area where no semiconductor device is formed. Therefore, even if the spacer member 44 or the wafer holder convex portion 48 contacts the wafer 26 in the wafer outer peripheral region, the influence on the semiconductor device formed on the wafer 26 is small. Further, by providing the spacer member 44 and the wafer holder convex portion 48, it is possible to prevent the mask 25 and the wafer holder 24 from coming into contact with the wafer inner region where the semiconductor device is generally formed and damaging the wafer inner region. ..

またウェハホルダ24の外枠部24dにはその最下部(すなわち、下辺24b側の固定治具34に最も近い部位)に、ウェハ26のノッチに合う突起24eが形成されている(図5参照)。突起24eは、ウェハホルダ24にウェハ26を置くときの粗い位置調整(粗調ともいう)の目印として設けられている。ウェハホルダ24を立てたとき重力によりウェハ26のノッチが突起24eに嵌る。これは、マスク付きウェハの搬送時およびイオン照射時の姿勢安定に役立つ。なお図4においては突起24eの図示を省略する。 The outer frame 24d of the wafer holder 24 is formed with a protrusion 24e that fits the notch of the wafer 26 at the lowermost portion (that is, the portion closest to the fixing jig 34 on the lower side 24b side) (see FIG. 5). The protrusion 24e is provided as a mark for rough position adjustment (also referred to as rough adjustment) when the wafer 26 is placed on the wafer holder 24. When the wafer holder 24 is erected, the notch of the wafer 26 fits into the protrusion 24e due to gravity. This is useful for stabilizing the posture of the wafer with a mask and at the time of ion irradiation. Note that the illustration of the protrusion 24e is omitted in FIG.

固定治具34は、コの字形または横向きのU字形状を有しており、マスク25およびウェハホルダ24それぞれの外周部を挟み込む。より具体的には、固定治具34は、ウェハホルダ側アーム50と、ウェハホルダ側アーム50に沿って延びるマスク側アーム52と、を備え、両アーム間にマスク25、ウェハ26、およびウェハホルダ24を挟むように構成されている。また固定治具34は、ウェハホルダ側アーム50をマスク側アーム52に接続するアーム接続部54を備える。固定治具34により、マスク25およびウェハ26がその面内方向に互いに変位しないようにウェハホルダ24に固定され、マスク25、スペーサ部材44、ウェハ26およびウェハホルダ24を含む積層体が形成される。 The fixing jig 34 has a U-shape or a lateral U-shape, and sandwiches the outer peripheral portions of the mask 25 and the wafer holder 24, respectively. More specifically, the fixing jig 34 includes a wafer holder side arm 50 and a mask side arm 52 extending along the wafer holder side arm 50, and sandwiches the mask 25, the wafer 26, and the wafer holder 24 between both arms. Is configured. The fixing jig 34 also includes an arm connecting portion 54 that connects the wafer holder side arm 50 to the mask side arm 52. The fixing jig 34 fixes the mask 25 and the wafer 26 to the wafer holder 24 so that the mask 25 and the wafer 26 are not displaced in the in-plane direction, and a laminated body including the mask 25, the spacer member 44, the wafer 26, and the wafer holder 24 is formed.

上述の突出部材35は、マスク側アーム52に設けられており、マスク25に向けて突出可能である。突出部材35は、スペーサ部材44の直上でマスク25に突き当たるよう配置されている。これにより、固定治具34は、マスク25とウェハホルダ24の間にウェハ26およびスペーサ部材44をしっかりと挟み込むことができる。よって、マスク25とウェハ26の位置ずれを防止することができる。 The above-mentioned protruding member 35 is provided on the mask-side arm 52 and can protrude toward the mask 25. The protruding member 35 is arranged directly above the spacer member 44 so as to abut the mask 25. Accordingly, the fixing jig 34 can firmly sandwich the wafer 26 and the spacer member 44 between the mask 25 and the wafer holder 24. Therefore, the positional displacement between the mask 25 and the wafer 26 can be prevented.

マスク側アーム52は、ねじ穴52aを有する。突出部材35は、ねじ穴52aと螺合するねじである突出部材本体35aと、マスク前面25aに突き当たる突出部材先端35bとを備える。矢印62のように突出部材35をマスク側アーム52に対し回転させるとき、突出部材35はねじ穴52aとの螺合によりマスク25に向けて突き出し、逆向きに回転させるとき、突出部材35はマスク25から離れる。 The mask side arm 52 has a screw hole 52a. The protruding member 35 includes a protruding member main body 35a that is a screw that is screwed into the screw hole 52a, and a protruding member tip 35b that abuts on the mask front surface 25a. When the projecting member 35 is rotated with respect to the mask side arm 52 as indicated by an arrow 62, the projecting member 35 projects toward the mask 25 by screwing with the screw hole 52a, and when it is rotated in the opposite direction, the projecting member 35 is masked. Move away from 25.

突出部材先端35bは、突出部材本体35aに対し回転可能であるように突出部材本体35aに支持されている。突出部材本体35aの下端には凹部が形成されている。突出部材先端35bは対応する半球状の面を有し、突出部材本体35aの凹部に嵌め込まれている。突出部材先端35bは突出部材本体35aの凹部に対し摺動可能である。突出部材先端35bの半球状の面と反対側の面は平面である。この平面が、突出部材35がマスク側アーム52から突き出すときマスク前面25aに突き当たる。突出部材先端35bがマスク前面25aに接触することにより、突出部材先端35bはマスク前面25aとの摩擦力によって静止される。 The protruding member tip 35b is supported by the protruding member body 35a so as to be rotatable with respect to the protruding member body 35a. A recess is formed at the lower end of the protruding member body 35a. The protruding member tip 35b has a corresponding hemispherical surface and is fitted into the recess of the protruding member main body 35a. The protruding member tip 35b is slidable with respect to the concave portion of the protruding member main body 35a. The surface of the protruding member tip 35b opposite to the hemispherical surface is a flat surface. This plane abuts the mask front surface 25a when the protruding member 35 protrudes from the mask side arm 52. When the tip 35b of the protruding member contacts the front surface 25a of the mask, the tip 35b of the protruding member is stopped by the frictional force with the front surface 25a of the mask.

突出部材先端35bが突出部材本体35aに対し独立して回転可能であるので、ねじ回転によるマスク25とウェハ26の位置ずれを防止または軽減することができる。また、突出部材先端35bはマスク前面25aと面接触するので、点接触の場合に比べて、突出部材35からマスク25に働く単位面積あたりの固定力が小さくなる。よって、突出部材35をマスク25に突き当てることによって起こりうるマスク25の損傷を防止または軽減することができる。 Since the protruding member tip 35b can rotate independently of the protruding member main body 35a, it is possible to prevent or reduce the positional deviation between the mask 25 and the wafer 26 due to the screw rotation. Further, since the protruding member tip 35b is in surface contact with the mask front surface 25a, the fixing force per unit area acting on the mask 25 from the protruding member 35 is smaller than in the case of point contact. Therefore, it is possible to prevent or reduce damage to the mask 25 that may occur when the protruding member 35 is brought into contact with the mask 25.

固定治具34は、ウェハホルダ24に接しかつマスク側面25cに非接触であるようにマスク25およびウェハ26をウェハホルダ24に固定する。そのため、ウェハホルダ24は、固定治具34がマスク側面25cと非接触にウェハホルダ24に装着されるよう形成された固定治具装着部、例えば切り欠き部56を備える。 The fixing jig 34 fixes the mask 25 and the wafer 26 to the wafer holder 24 so as to be in contact with the wafer holder 24 and not in contact with the mask side surface 25c. Therefore, the wafer holder 24 is provided with a fixing jig mounting portion, for example, a cutout portion 56, which is formed so that the fixing jig 34 is mounted on the wafer holder 24 without contacting the mask side surface 25c.

切り欠き部56は、マスク側面25cの設計上の位置よりも径方向に外側に位置する固定治具当接面58を有する。固定治具当接面58は、アーム接続部54の内側の面との接触により固定治具34をウェハホルダ24の径方向に位置決めする。よって、固定治具34はマスク側面25cと接触せず、アーム接続部54とマスク側面25cの間に隙間59aができる。そのため、固定治具34が装着されるとき、固定治具34がマスク25を押すことがなく、それによるマスク25の位置ずれも生じない。 The cutout portion 56 has a fixing jig contact surface 58 located radially outside of the designed position of the mask side surface 25c. The fixing jig abutting surface 58 contacts the inner surface of the arm connecting portion 54 to position the fixing jig 34 in the radial direction of the wafer holder 24. Therefore, the fixing jig 34 does not contact the mask side surface 25c, and a gap 59a is formed between the arm connecting portion 54 and the mask side surface 25c. Therefore, when the fixing jig 34 is mounted, the fixing jig 34 does not push the mask 25, and the displacement of the mask 25 due to it does not occur.

また、固定治具34は、突出部材35を除いて、マスク前面25aとも接触しない。マスク側アーム52の下面とマスク前面25aの間にも隙間59bが形成される。固定治具34の装着時に固定治具34のウェハホルダ側アーム50をウェハホルダ24に当てながら固定治具34を切り欠き部56へと差し込むことによって、固定治具34をマスク25とまったく接触させずに取り付けることができる。 Further, the fixing jig 34 does not contact the mask front surface 25a except for the protruding member 35. A gap 59b is also formed between the lower surface of the mask side arm 52 and the mask front surface 25a. When the fixing jig 34 is mounted, the fixing jig 34 is inserted into the notch 56 while the wafer holder side arm 50 of the fixing jig 34 is applied to the wafer holder 24, so that the fixing jig 34 does not come into contact with the mask 25 at all. Can be installed.

この取付作業を容易にするために、ウェハホルダ側アーム50がマスク側アーム52よりも長くなっている。アーム接続部54からのウェハホルダ側アーム50の延出長さは、アーム接続部54からのマスク側アーム52の延出長さより大きい。まず、ウェハホルダ側アーム50の延長部分をウェハホルダ24の底部24c側から切り欠き部56に突き当てて、それから固定治具34を径方向に内側に向けて差し込むことができる。 In order to facilitate this mounting work, the wafer holder side arm 50 is longer than the mask side arm 52. The extension length of the wafer holder side arm 50 from the arm connection portion 54 is larger than the extension length of the mask side arm 52 from the arm connection portion 54. First, the extended portion of the wafer holder side arm 50 can be abutted against the notch 56 from the bottom 24c side of the wafer holder 24, and then the fixing jig 34 can be inserted radially inward.

切り欠き部56は、固定治具当接面58の両側それぞれから径方向に外側に延びる一対の固定治具案内面60をさらに有する。固定治具案内面60は、固定治具当接面58を上辺24a(または下辺24b)に接続する。これら固定治具案内面60は、固定治具34が切り欠き部56に挿入されるとき、アーム接続部54の両側に沿ってアーム接続部54をウェハホルダ24の径方向に案内する。このようにして固定治具34の装着場所が予め設定されているので、装着作業が容易である。 The cutout portion 56 further includes a pair of fixing jig guide surfaces 60 extending radially outward from both sides of the fixing jig contact surface 58. The fixing jig guide surface 60 connects the fixing jig contact surface 58 to the upper side 24a (or the lower side 24b). These fixing jig guide surfaces 60 guide the arm connecting portion 54 in the radial direction of the wafer holder 24 along both sides of the arm connecting portion 54 when the fixing jig 34 is inserted into the cutout portion 56. Since the mounting location of the fixing jig 34 is set in advance in this manner, the mounting work is easy.

ウェハホルダ24の拡張部分36は、固定治具当接面58よりも径方向に外側に広がっている。ウェハホルダ24はその全周にわたってマスク25よりも径が大きい。こうしてウェハホルダ24は、上述のピン穴42や持ち手となる細長部分40を設ける余剰の領域をマスク25の外側にもつ。作業者はこうした余剰領域を持って、ウェハホルダ24を搬送プレート18にセットしたり、そこから取り外したりするといった作業をすることができる。作業中にマスク25に手を触れる必要がないので、誤ってマスク25に触れて位置ずれを引き起こす可能性が小さくなる。 The expanded portion 36 of the wafer holder 24 extends radially outward from the fixing jig contact surface 58. The diameter of the wafer holder 24 is larger than that of the mask 25 over the entire circumference. In this way, the wafer holder 24 has an extra region outside the mask 25 in which the pin hole 42 and the elongated portion 40 serving as a handle are provided. The operator can perform operations such as setting the wafer holder 24 on the transfer plate 18 and removing the wafer holder 24 from the transfer plate 18 with the surplus area. Since it is not necessary to touch the mask 25 during the work, there is less possibility of accidentally touching the mask 25 and causing positional displacement.

図8は、搬送プレート18の概略平面図である。図9は、搬送プレート18の一部を拡大して示す概略図である。図10は、固定装置32を示す概略平面図である。図10には、実施の形態に係るマスク付きウェハが搬送プレート18にセットされた状態を示す。図11は、ウェハホルダ24のピン穴42を拡大して示す概略図である。 FIG. 8 is a schematic plan view of the transport plate 18. FIG. 9 is a schematic view showing a part of the transport plate 18 in an enlarged manner. FIG. 10 is a schematic plan view showing the fixing device 32. FIG. 10 shows a state in which the masked wafer according to the embodiment is set on the carrier plate 18. FIG. 11 is an enlarged schematic view showing the pin hole 42 of the wafer holder 24.

上述の被係合部30に加えて、搬送プレート18は、ウェハホルダ載置面64と、ウェハホルダ載置面64に設けられた逆テーパー状の複数のピン66と、を備える。ウェハホルダ載置面64は、ウェハホルダ24(具体的には図4に示すウェハホルダ24の底部24c)との接触によりウェハホルダ24を定位置に位置決めするための平面として搬送プレート18に設けられている。 In addition to the engaged portion 30 described above, the transport plate 18 includes a wafer holder mounting surface 64 and a plurality of inversely tapered pins 66 provided on the wafer holder mounting surface 64. The wafer holder mounting surface 64 is provided on the carrier plate 18 as a plane for positioning the wafer holder 24 at a fixed position by contact with the wafer holder 24 (specifically, the bottom portion 24c of the wafer holder 24 shown in FIG. 4).

複数のピン66は、ウェハホルダ24のピン穴42と対応する数および配置で設けられている。よって、2本のピン66が対角状に配置されている。ピン66は、小円板上のピン台座68から立設する逆円錐状の形状を有する。ピン台座68は、ウェハホルダ載置面64上に設けられ、ピン66の根本を固定する。ピン66は、ウェハホルダ載置面64に対し垂直に立てられている。 The plurality of pins 66 are provided in the number and arrangement corresponding to the pin holes 42 of the wafer holder 24. Therefore, the two pins 66 are arranged diagonally. The pin 66 has an inverted conical shape that is erected from the pin pedestal 68 on the small disc. The pin pedestal 68 is provided on the wafer holder mounting surface 64 and fixes the root of the pin 66. The pins 66 are erected perpendicularly to the wafer holder mounting surface 64.

また搬送プレート18には、開口部70が設けられている。開口部70は、ウェハホルダ24がウェハホルダ載置面64に接触するとき固定治具34を受け入れるために搬送プレート18に形成されている。よって、搬送プレート18は、固定治具34が装着されたウェハホルダ24を立てて搬送することができる。 Further, the transport plate 18 is provided with an opening 70. The opening 70 is formed in the carrier plate 18 for receiving the fixing jig 34 when the wafer holder 24 contacts the wafer holder mounting surface 64. Therefore, the carrier plate 18 can stand and carry the wafer holder 24 to which the fixing jig 34 is attached.

固定装置32は、ウェハホルダ24の自重によりウェハホルダ24がウェハホルダ載置面64に案内されるよう構成されたウェハホルダ吊下構造72を備える。ウェハホルダ吊下構造72は、上述のピン66とウェハホルダ24のピン穴42とを備える。ピン66は、先端が最も太くピン台座68に向かって徐々に細くなっている。そのため、ウェハホルダ24のピン穴42をピン66に掛けたとき、ウェハホルダ24は自重によってピン66の逆テーパ面(すなわち逆円錐面)に従って下方に動くとともに搬送プレート18に近づき、最終的にはウェハホルダ載置面64に当たる。よって、ウェハホルダ24を搬送プレート18に迅速に取り付けることができる。また、マスク付きウェハを定位置に確実に位置決めすることができる。また、ウェハホルダ24は対角状に配置された2本のピン66で支持されるので、搬送プレート18による搬送中も位置が安定する。 The fixing device 32 includes a wafer holder suspension structure 72 configured such that the wafer holder 24 is guided to the wafer holder mounting surface 64 by the weight of the wafer holder 24. The wafer holder suspension structure 72 includes the above-described pin 66 and the pin hole 42 of the wafer holder 24. The pin 66 has the thickest tip and is gradually thinned toward the pin base 68. Therefore, when the pin hole 42 of the wafer holder 24 is hooked on the pin 66, the wafer holder 24 moves downward due to its own weight in accordance with the reverse taper surface (that is, the reverse conical surface) of the pin 66 and approaches the transfer plate 18, and finally the wafer holder mounting is performed. Hit the placing surface 64. Therefore, the wafer holder 24 can be quickly attached to the transfer plate 18. In addition, the masked wafer can be reliably positioned at a fixed position. Further, since the wafer holder 24 is supported by the two pins 66 arranged diagonally, the position is stable even during the transportation by the transportation plate 18.

ウェハホルダ24のピン穴42は、いわゆるダルマ穴の形状をもつ。ピン穴42は、第1円弧状輪郭42aと第2円弧状輪郭42bを有する。第1円弧状輪郭42aの両端が第2円弧状輪郭42bの両端につながっている。第1円弧状輪郭42aは第1中心74および第1半径75を有し、第2円弧状輪郭42bは第2中心76および第2半径77を有する。第2中心76は第1中心74から下方に偏心しており、よって第2円弧状輪郭42bは第1円弧状輪郭42aから下方に外れている。ピン穴42は、第1中心74と第2中心76を結ぶ直線78に線対称である。第2半径77は第1半径75より大きい。第1半径75は、ピン66の先端の半径より小さく、ピン66の根本の半径より大きい。第2半径77は、ピン66の先端の半径より大きい。 The pin hole 42 of the wafer holder 24 has a so-called Dharma hole shape. The pin hole 42 has a first arc-shaped contour 42a and a second arc-shaped contour 42b. Both ends of the first arc-shaped contour 42a are connected to both ends of the second arc-shaped contour 42b. The first arcuate contour 42a has a first center 74 and a first radius 75, and the second arcuate contour 42b has a second center 76 and a second radius 77. The second center 76 is eccentric downward from the first center 74, so that the second arc-shaped contour 42b is displaced downward from the first arc-shaped contour 42a. The pin hole 42 is line-symmetric with respect to a straight line 78 connecting the first center 74 and the second center 76. The second radius 77 is larger than the first radius 75. The first radius 75 is smaller than the radius of the tip of the pin 66 and larger than the radius of the root of the pin 66. The second radius 77 is larger than the radius of the tip of the pin 66.

したがって、ピン穴42の第2円弧状輪郭42bにピン66を挿入することができる。そしてウェハホルダ24の自重によりピン66が第1円弧状輪郭42aに嵌る。このようなピン66およびピン穴42の形状により、マスク付きウエハの搬送中の脱落を防止し、振動を抑制することができる。また、イオン照射後のマスク付きウェハを搬送プレート18から回収するときには、ウェハホルダ24を少し上に持ち上げるだけで容易に取り外すことができる。 Therefore, the pin 66 can be inserted into the second arc-shaped contour 42b of the pin hole 42. Then, the pin 66 fits into the first arc-shaped contour 42a by the weight of the wafer holder 24. With such shapes of the pins 66 and the pin holes 42, it is possible to prevent the masked wafer from falling off during transportation and suppress vibration. Further, when recovering the masked wafer after the ion irradiation from the transfer plate 18, it can be easily removed by slightly lifting the wafer holder 24.

図12は、実施の形態に係るイオン照射方法の一例を示すフローチャートである。はじめに、作業者は、半導体基板およびマスクをそれぞれ準備し(S10)、半導体基板とマスクを近接させて位置合わせする(S12)。続いて、半導体基板とマスクを固定治具でウェハホルダに固定し(S14)、そのマスク付きウェハを搬送プレートにセットする(S16)。マスク付きウェハにイオン照射を行う(S18)。マスク付きウェハを搬送プレートから回収し(S20)、イオン照射後の半導体基板とマスクの位置合わせ(アライメント)がずれていないか確認する(S22)。その後、半導体基板とマスクの固定を解除する(S24)。 FIG. 12 is a flowchart showing an example of the ion irradiation method according to the embodiment. First, an operator prepares a semiconductor substrate and a mask respectively (S10) and positions the semiconductor substrate and the mask in close proximity to each other (S12). Then, the semiconductor substrate and the mask are fixed to the wafer holder by a fixing jig (S14), and the masked wafer is set on the carrier plate (S16). Ion irradiation is performed on the wafer with a mask (S18). The masked wafer is collected from the carrier plate (S20), and it is confirmed whether the semiconductor substrate after the ion irradiation and the mask are aligned (S22). Then, the fixation of the semiconductor substrate and the mask is released (S24).

作業開始の際、ウェハホルダは、作業台に水平に置かれる。作業者は、マスクを半導体基板にかぶせるようにしてマスクおよび半導体基板をウェハホルダに載せる。半導体基板とマスクの位置合わせが行われる。固定治具がウェハホルダに接しかつマスクの側面に非接触であるように固定治具でマスクおよび半導体基板をウェハホルダに固定する。ウェハホルダを立てて搬送する搬送プレートのウェハホルダ載置面にウェハホルダの自重によりウェハホルダが案内されるようウェハホルダを前記搬送プレートに吊り下げる。マスクを介して前記半導体基板にイオンを照射する。 At the start of work, the wafer holder is placed horizontally on the workbench. The operator places the mask and the semiconductor substrate on the wafer holder so as to cover the semiconductor substrate with the mask. The semiconductor substrate and the mask are aligned. The mask and the semiconductor substrate are fixed to the wafer holder by the fixing jig so that the fixing jig is in contact with the wafer holder and is not in contact with the side surface of the mask. The wafer holder is hung on the transfer plate so that the wafer holder is guided by the weight of the wafer holder on the wafer holder mounting surface of the transfer plate that vertically conveys the wafer holder. Ions are irradiated to the semiconductor substrate through a mask.

マスクとウエハを固定してから固定を解除するまでの間、作業者はマスクに触れることがない。そのため、作業者が誤ってマスクをあるべき位置からずらすことがない。よって、半導体基板に対するマスクの位置を確実に保持することができる。 The operator does not touch the mask between the time the mask and the wafer are fixed and the time the fixing is released. Therefore, the operator does not accidentally shift the mask from the desired position. Therefore, the position of the mask with respect to the semiconductor substrate can be reliably held.

以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上記実施形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。 The present invention has been described above based on the embodiments. It is understood by those skilled in the art that the present invention is not limited to the above-described embodiment, various design changes are possible, various modifications are possible, and such modifications are also within the scope of the present invention. By the way.

10 イオン照射システム、 18 搬送プレート、 24 ウェハホルダ、 25 マスク、 26 ウェハ、 32 固定装置、 34 固定治具、 35 突出部材、 35a 突出部材本体、 35b 突出部材先端、 36 拡張部分、 42 ピン穴、 42a 第1円弧状輪郭、 42b 第2円弧状輪郭、 44 スペーサ部材、 50 ウェハホルダ側アーム、 52 マスク側アーム、 52a ねじ穴、 58 固定治具当接面、 64 ウェハホルダ載置面、 66 ピン、 72 ウェハホルダ吊下構造、 74 第1中心、 75 第1半径、 76 第2中心、 77 第2半径。 10 ion irradiation system, 18 transfer plate, 24 wafer holder, 25 mask, 26 wafer, 32 fixing device, 34 fixing jig, 35 protruding member, 35a protruding member main body, 35b protruding member tip, 36 expanded portion, 42 pin hole, 42a First arc-shaped contour, 42b Second arc-shaped contour, 44 Spacer member, 50 Wafer holder side arm, 52 Mask side arm, 52a Screw hole, 58 Fixing jig contact surface, 64 Wafer holder mounting surface, 66 pin, 72 Wafer holder Suspension structure, 74 1st center, 75 1st radius, 76 2nd center, 77 2nd radius.

Claims (10)

半導体基板にマスクを介してイオン照射をする際に前記マスクを前記半導体基板に固定するための固定装置であって、
前記マスクを前記半導体基板にかぶせるようにして前記マスクおよび前記半導体基板を載せるウェハホルダと、
前記ウェハホルダに接しかつ前記マスクの側面に非接触であるように前記マスクおよび前記半導体基板を前記ウェハホルダに固定する固定治具と、
前記半導体基板の外周領域と前記マスクの間に配置されるスペーサ部材と、を備え
前記固定治具は、ウェハホルダ側アームと、前記ウェハホルダ側アームに沿って延びるマスク側アームと、を備え、両アーム間に前記マスク、前記半導体基板および前記ウェハホルダを挟むように構成され、
前記マスク側アームは、前記マスクに向けて突出可能な突出部材を備え、前記突出部材は、前記スペーサ部材の直上で前記マスクに突き当たるよう配置されていることを特徴とする固定装置。
A fixing device for fixing the mask to the semiconductor substrate when ion-irradiating the semiconductor substrate through the mask,
A wafer holder on which the mask and the semiconductor substrate are placed so as to cover the semiconductor substrate with the mask;
A fixing jig for fixing the mask and the semiconductor substrate to the wafer holder so as to be in contact with the wafer holder and not in contact with the side surface of the mask;
A spacer member arranged between the outer peripheral region of the semiconductor substrate and the mask ,
The fixing jig includes a wafer holder side arm and a mask side arm extending along the wafer holder side arm, and is configured to sandwich the mask, the semiconductor substrate, and the wafer holder between both arms.
The mask-side arm is provided with a projecting member which can protrude toward the mask, the protrusion member is fixed and wherein that you have been arranged so as to impinge on the mask at immediately above the spacer member.
前記ウェハホルダは、前記ウェハホルダに載せられた前記マスクの側面の設計上の位置よりも径方向に外側に位置する固定治具当接面を備えることを特徴とする請求項1に記載の固定装置。 2. The fixing device according to claim 1, wherein the wafer holder includes a fixing jig contact surface located radially outward of a designed position of a side surface of the mask placed on the wafer holder. 前記ウェハホルダは、前記固定治具当接面よりも径方向に外側に広がる拡張部分を備えることを特徴とする請求項2に記載の固定装置。 The fixing device according to claim 2, wherein the wafer holder includes an expansion portion that extends outward in the radial direction from the fixing jig contact surface. 前記マスク側アームは、ねじ穴を有し、前記突出部材は、前記ねじ穴と螺合するねじである突出部材本体と、前記マスクに突き当たる突出部材先端と、を備え、前記突出部材先端は、前記突出部材本体に対し回転可能であるように前記突出部材本体に支持されていることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の固定装置。 The mask-side arm has a screw hole, the protruding member includes a protruding member main body that is a screw screwed into the screw hole, and a protruding member tip that abuts the mask, the protruding member tip, The fixing device according to claim 1 , wherein the fixing device is supported by the protruding member main body so as to be rotatable with respect to the protruding member main body. ウェハホルダ載置面を備え、前記固定治具が装着された前記ウェハホルダを立てて搬送する搬送プレートと、
前記ウェハホルダの自重により前記ウェハホルダが前記ウェハホルダ載置面に案内されるよう構成されたウェハホルダ吊下構造と、をさらに備えることを特徴とする請求項1からのいずれかに記載の固定装置。
A carrier plate which has a wafer holder mounting surface and which vertically conveys the wafer holder on which the fixing jig is mounted,
Fixing device according to any one of 4 from claim 1, further comprising a, a wafer holder suspended structure configured to the wafer holder is guided by the wafer holder mounting surface by the weight of the wafer holder.
前記ウェハホルダ吊下構造は、前記ウェハホルダ載置面に設けられた逆テーパー状のピンと、前記ウェハホルダに設けられたピン穴と、を備えることを特徴とする請求項に記載の固定装置。 The fixing device according to claim 5 , wherein the wafer holder suspension structure includes an inversely tapered pin provided on the wafer holder mounting surface and a pin hole provided in the wafer holder. 前記ピン穴は、第1中心および第1半径を有する第1円弧状輪郭と、前記第1中心から下方に偏心した第2中心および前記第1半径より大きい第2半径を有し前記第1円弧状輪郭に接続された第2円弧状輪郭と、を備えることを特徴とする請求項に記載の固定装置。 The pin hole has a first arcuate contour having a first center and a first radius, a second center eccentric downward from the first center and a second radius larger than the first radius. A second arcuate contour connected to the arcuate contour, the fixation device of claim 6 . 半導体基板にマスクを介してイオン照射をする際に前記マスクを前記半導体基板に固定するための固定装置であって、
前記マスクを前記半導体基板にかぶせるようにして前記マスクおよび前記半導体基板を載せるウェハホルダと、
前記マスクおよび前記半導体基板を前記ウェハホルダに固定する固定治具と、
ウェハホルダ載置面を備え、前記固定治具が装着された前記ウェハホルダを立てて搬送する搬送プレートと、
前記ウェハホルダの自重により前記ウェハホルダが前記ウェハホルダ載置面に案内されるよう構成されたウェハホルダ吊下構造と、を備え
前記ウェハホルダ吊下構造は、前記ウェハホルダ載置面に設けられた逆テーパー状のピンと、前記ウェハホルダに設けられたピン穴と、を備えることを特徴とする固定装置。
A fixing device for fixing the mask to the semiconductor substrate when ion-irradiating the semiconductor substrate through the mask,
A wafer holder on which the mask and the semiconductor substrate are placed so as to cover the semiconductor substrate with the mask;
A fixture for fixing the mask and the semiconductor substrate to the wafer holder,
A carrier plate which has a wafer holder mounting surface and which vertically conveys the wafer holder on which the fixing jig is mounted,
A wafer holder suspension structure configured to guide the wafer holder to the wafer holder mounting surface by its own weight .
The wafer holder suspension structure, the fixing device, wherein the reverse tapered pin provided on the wafer holder mounting surface, the Rukoto and a pin hole formed in the wafer holder.
マスクを半導体基板にかぶせるようにして前記マスクおよび前記半導体基板をウェハホルダに載せる工程と、
固定治具が前記ウェハホルダに接しかつ前記マスクの側面に非接触であるように前記固定治具で前記マスクおよび前記半導体基板を前記ウェハホルダに固定する工程と、
前記ウェハホルダを立てて搬送する搬送プレートのウェハホルダ載置面に前記ウェハホルダの自重により前記ウェハホルダが案内されるよう前記ウェハホルダを前記搬送プレートに吊り下げる工程と、
前記マスクを介して前記半導体基板にイオンを照射する工程と、を備え
前記載せる工程は、前記半導体基板の外周領域と前記マスクの間にスペーサ部材を配置することを備え、
前記固定治具は、ウェハホルダ側アームと、前記ウェハホルダ側アームに沿って延びるマスク側アームと、を備え、両アーム間に前記マスク、前記半導体基板および前記ウェハホルダを挟むように構成され、
前記マスク側アームは、前記マスクに向けて突出可能な突出部材を備え、前記突出部材は、前記スペーサ部材の直上で前記マスクに突き当たるよう配置されていることを特徴とするイオン照射方法。
Placing the mask and the semiconductor substrate on a wafer holder by covering the semiconductor substrate with the mask;
Fixing the mask and the semiconductor substrate to the wafer holder with the fixing jig so that the fixing jig is in contact with the wafer holder and is not in contact with the side surface of the mask;
A step of suspending the wafer holder on the transfer plate so that the wafer holder is guided by the weight of the wafer holder to a wafer holder mounting surface of a transfer plate that vertically conveys the wafer holder;
Irradiating the semiconductor substrate with ions through the mask ,
The step described above comprises disposing a spacer member between the peripheral region of the semiconductor substrate and the mask,
The fixing jig includes a wafer holder side arm and a mask side arm extending along the wafer holder side arm, and is configured to sandwich the mask, the semiconductor substrate, and the wafer holder between both arms.
The mask-side arm is provided with a projecting member which can protrude toward the mask, the projection member, ion irradiation method characterized that you have been arranged so as to impinge on the mask at immediately above the spacer member.
マスクを半導体基板にかぶせるようにして前記マスクおよび前記半導体基板をウェハホルダに載せる工程と、Placing the mask and the semiconductor substrate on a wafer holder by covering the semiconductor substrate with the mask;
固定治具で前記マスクおよび前記半導体基板を前記ウェハホルダに固定する工程と、Fixing the mask and the semiconductor substrate to the wafer holder with a fixing jig;
前記ウェハホルダを立てて搬送する搬送プレートのウェハホルダ載置面に前記ウェハホルダの自重により前記ウェハホルダが案内されるよう前記ウェハホルダを前記搬送プレートに吊り下げる工程と、A step of suspending the wafer holder on the transfer plate so that the wafer holder is guided by the weight of the wafer holder to a wafer holder mounting surface of a transfer plate that vertically conveys the wafer holder;
前記マスクを介して前記半導体基板にイオンを照射する工程と、を備え、Irradiating the semiconductor substrate with ions through the mask,
前記ウェハホルダ載置面には逆テーパー状のピンが設けられ、前記ウェハホルダにはピン穴が設けられており、An inversely tapered pin is provided on the wafer holder mounting surface, and a pin hole is provided in the wafer holder,
前記吊り下げる工程においては、前記ピンを前記ピン穴に挿入することによって前記ウェハホルダを前記搬送プレートに吊り下げることを特徴とするイオン照射方法。In the suspending step, the ion irradiation method is characterized in that the wafer holder is suspended on the transfer plate by inserting the pin into the pin hole.
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